RU2670997C1

RU2670997C1 - Starting system of gas turbine engine

Info

Publication number: RU2670997C1
Application number: RU2018120415A
Authority: RU
Inventors: Артем Сергеевич Андропов; Сергей Константинович Ерохин; Николай Михайлович Иванов; Ксения Валерьевна Лазовская; Александр Евгеньевич Слицкий
Original assignee: Акционерное общество "РЭП Холдинг" (АО "РЭПХ")
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2018-10-29

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to the field of gas turbine construction, it can be used in start-up systems of gas turbine engines by means of a shaft-turning device and a starting device, while providing the possibility of connecting via a payload reducer. Starting system contains a gear reducer, a starting device, a shaft-turning device. In the gearbox housing, a shaft connected to the starting device is mounted, on which is mounted a disengaging device with a gear wheel having the possibility of axial movement. Shaft of the swivel device is installed in the gearbox housing, on which is mounted a disengaging device with a gear wheel having the possibility of axial movement. Two gears are installed in the gearbox housing, kinematically connected to each other by means of a gear train, one of which is configured to be connected to the shaft of a gas turbine engine and the other to a payload shaft. Shaft having a connection with the shaft of a gas turbine engine is provided with a gear wheel having the possibility of engaging with the gear of each disengaging device. Invention allows to increase the service life of the reducer of the starting system, and also to increase its reliability.EFFECT: longer life of the gearbox and higher reliability of the start-up system, lower power consumption, reduced noise.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности, газотурбостроения, и может быть использовано при разработке пусковых систем, преимущественно предназначенных для запуска газотурбинных двигателей (ГТД) с помощью валоповоротного устройства (ВПУ) и пускового устройства (стартера), в частности, пускового электродвигателя, а также обеспечивающих возможность подключения полезной нагрузки, например, насосов или электрогенераторов, через редуктор.The invention relates to the field of power engineering, in particular gas turbine building, and can be used in the development of starting systems, mainly designed to start gas turbine engines (GTE) using a shaft rotary device (VPU) and a starting device (starter), in particular, a starting motor, and also providing the ability to connect a payload, for example, pumps or generators, through a gearbox.

Пусковая система входит в состав газотурбинной установки (ГТУ) и позволяет выполнить принудительную раскрутку ротора газотурбинного двигателя (ГТД) при запуске, обеспечивая его выход на минимальный установившийся режим работы (режим самоходности). Запуск осуществляется комплексом устройств и систем, составляющих пусковую систему.The start-up system is part of the gas turbine installation (GTU) and allows for the forced spin-up of the rotor of the gas turbine engine (GTE) at start-up, ensuring its output to the minimum steady state operation mode (self-propelled mode). The launch is carried out by a complex of devices and systems that make up the launch system.

В состав пусковой системы входит пусковое устройство (стартер), в качестве которого может применяться, например, пусковой электродвигатель или турбодетандер. Выходной вал пускового устройства кинематически соединен с валом раскручиваемого ротора, обычно через редуктор, осуществляющий передачу крутящего момента на ротор, и расцепную муфту, обеспечивающую возможность рассоединения вала ротора и вала пускового двигателя после выхода ротора на режим самоходности. Возможна передача крутящего момента при непосредственном соединении вала пускового двигателя с валом ротора через расцепное устройство.The starting system includes a starting device (starter), for which, for example, a starting electric motor or a turbo-expander can be used. The output shaft of the starting device is kinematically connected to the shaft of the spinning rotor, usually through a gearbox that transmits torque to the rotor, and a trip clutch that allows the rotor shaft and the starting motor shaft to be disconnected after the rotor exits self-propelled mode. It is possible to transmit torque when the starting motor shaft is directly connected to the rotor shaft through a trip device.

В случаях, когда требуется обеспечить вывод ротора с достаточно большой инерционной массой из состояния покоя (например, в ГТД, используемых в газоперекачивающих агрегатах, энергетических установках, транспортных средствах), в состав пусковой системы включают валоповоротное устройство (ВПУ). С помощью ВПУ обеспечивается страгивание (первоначальное медленное проворачивание) ротора и его раскрутка до относительно небольшой частоты вращения (обычно от 10 до 30 об/мин), после чего включается пусковой электродвигатель, раскручивающий ротор до частоты зажигания и его выхода на самоходный режим. ВПУ может быть смонтировано непосредственно на валу турбины или представлять собой отдельное устройство, соединенное с валом ротора напрямую или через редуктор. Рассоединение ВПУ и ротора может обеспечиваться расцепным устройством или обгонной муфтой.In cases where it is necessary to ensure that the rotor with a sufficiently large inertial mass is brought out of standstill (for example, in gas turbine engines used in gas pumping units, power plants, vehicles), a shaft-turning device (VPU) is included in the starting system. With the help of VPU, the rotor is straganized (initial slow rotation) and spun up to a relatively low rotation speed (usually from 10 to 30 rpm), after which the starting motor is turned on, which rotates the rotor to the frequency of ignition and its self-propelled mode. The runway can be mounted directly on the turbine shaft or can be a separate device connected to the rotor shaft directly or through a gearbox. The separation of the runway and the rotor can be provided by a trip device or bypass clutch.

Для согласования частот вращения с ротором ГТД привод от ВПУ и пусковых электродвигателей обычно осуществляется через редуктор. После выполнения своей задачи каждый из указанных механизмов (ВПУ и пусковое устройство) должен отключиться от редуктора, что обеспечивается, как правило, обгонными муфтами.To coordinate the rotational speeds with the rotor of the gas turbine engine, the drive from the VPU and the starting motors is usually carried out through a gearbox. After completing its task, each of these mechanisms (VPU and starting device) must disconnect from the gearbox, which is provided, as a rule, with overrunning clutches.

Редуктор пусковой системы, помимо выполнения пусковой функции, также может быть постоянно задействован для привода полезной нагрузки, например, главного масляного насоса (ГМН) газотурбинного агрегата. В этом случае после отсоединения ВПУ и стартера крутящий момент от работающего раскрученного ротора ГТД через редуктор будет передаваться к полезной нагрузке и обеспечивать функционирование данного устройства. При этом часть вырабатываемой агрегатом мощности используется для энергообеспечения внутренних систем, что позволяет отказаться от применения в составе агрегата отдельных дополнительных источников питания, уменьшить габариты установки в целом, а также снизить потребляемую мощность. Важным обстоятельством является то, что применение редуктора в составе пусковой системы позволяет использовать в ГТУ пусковые двигатели, ВПУ или устройства полезной нагрузки с более широким диапазоном характеристик. Например, при непосредственном соединении главного масляного насоса (ГМН) с валом турбины (или ГТД) вал ГМН должен иметь такую же частоту вращения, как и вал турбины, что ограничивает возможности применения различных типов масляных насосов, а, например, подключение ГМН с частотой вращения 1700 об/мин через редуктор обеспечивает возможность его использования для ГТД с частотой вращения ротора 6000 об/мин.The launch system reducer, in addition to performing the start-up function, can also be constantly used to drive a payload, for example, the main oil pump (GMN) of a gas turbine unit. In this case, after disconnecting the runway and starter, the torque from the working untwisted rotor of the turbine engine through the gearbox will be transmitted to the payload and ensure the functioning of this device. At the same time, part of the power generated by the unit is used to power internal systems, which eliminates the use of separate additional power sources as part of the unit, reduces the overall dimensions of the installation, and also reduces power consumption. An important circumstance is that the use of a gearbox as part of the starting system allows the use of starting engines, start-up engines or payload devices with a wider range of characteristics in gas turbine engines. For example, when directly connecting the main oil pump (GMD) to the turbine shaft (or gas turbine engine), the GMN shaft must have the same rotational speed as the turbine shaft, which limits the possibility of using various types of oil pumps, and, for example, connecting the GMN with a rotational speed 1700 rpm through the gearbox provides the possibility of its use for gas turbine engines with a rotor speed of 6000 rpm.

В силу указанных факторов все более широкое применение находят пусковые системы, в состав которых входит редуктор, обеспечивающий возможность подключения широкой линейки различных типов устройств полезной нагрузки. При этом актуальной задачей при разработке нового газотурбинного оборудования, обусловленной тем, что данное оборудование эксплуатируется в составе современных чрезвычайно дорогостоящих технологических циклов, является повышение надежности и долговечности работы газотурбинных установок в целом, а также отдельных узлов и систем. Кроме того, в настоящее время более высокое значение КПД зачастую оказывается решающим фактором при выборе приоритетного проекта, что диктует требование снижения потребляемой мощности при создании нового оборудования.Due to these factors, launching systems, which include a gearbox that provides the ability to connect a wide range of different types of payload devices, are becoming more widely used. Moreover, the urgent task in the development of new gas turbine equipment, due to the fact that this equipment is operated as part of modern extremely expensive technological cycles, is to increase the reliability and durability of gas turbine plants in general, as well as individual components and systems. In addition, at present, a higher value of efficiency often turns out to be a decisive factor when choosing a priority project, which dictates the requirement to reduce power consumption when creating new equipment.

Известна пусковая система ГТД по патенту № RU 2260133 С2 («Энергетическая установка для запуска ГТД», МПК F02C 7/277, дата публ. 10.09.2005), содержащая пусковое устройство, вал которого механически связан с редуктором, соединенным через муфту с ротором ГТД. На режиме запуска крутящий момент от пускового устройства через редуктор и муфту передается на раскручиваемый ротор ГТД. По достижении необходимых оборотов ротора муфта рассоединяет привод мощности и ротор ГТД, что в известном техническом решении исключает возможность подключения полезной нагрузки через редуктор к вращающемуся ротору.The GTE starting system according to patent No. RU 2260133 C2 ("Power plant for starting GTE", IPC F02C 7/277, published on 09/10/2005) is known, containing a starting device whose shaft is mechanically connected to the gearbox connected via a coupling to the GTE rotor . In starting mode, the torque from the starting device through the gearbox and clutch is transmitted to the untwisted rotor of the gas turbine engine. Upon reaching the required rotor speed, the clutch disengages the power drive and the gas turbine rotor, which in a known technical solution eliminates the possibility of connecting the payload through the gearbox to the rotating rotor.

Также известны система запуска ГТУ по патенту № RU 2581269 С1 («Валоповоротное и пусковое устройство газотурбинной установки», МПК F02C7/32, F01D 25/34, дата публ. 20.04.2016) и пусковая система по патенту № RU 2251625 С1 («Способ и устройство пуска газотурбинного агрегата», МПК F02C 7/26, дата публ. 10.05.2005). Известные устройства содержат ВПУ и разгонный электродвигатель (пусковое устройство), связанные через редуктор и обгонную муфту с ротором запускаемой газовой турбины. В известных технических решениях редуктор используется при страгивании и раскручивании ротора с помощью ВПУ и пускового электродвигателя, после чего он отключается вместе с ВПУ и пусковым двигателем. Таким образом, конструкция данных пусковых систем также не предусматривает возможности подключения к редуктору полезной нагрузки и использования работающей турбины для привода нагрузки.The GTU launch system is also known according to patent No. RU 2581269 C1 (“Shafting and starting device for gas turbine installation”, IPC F02C7 / 32, F01D 25/34, publication date 04/20/2016) and the launch system according to patent No. RU 2251625 C1 (“Method and start-up device for a gas turbine unit ”, IPC F02C 7/26, publication date 05/10/2005). Known devices include a runway and an accelerating motor (starting device) connected through a gearbox and an overrunning clutch to the rotor of a starting gas turbine. In well-known technical solutions, the gearbox is used when stragging and spinning the rotor with the help of a runway and a starting motor, after which it is turned off together with the runway and the starting motor. Thus, the design of these starting systems also does not provide for the possibility of connecting to the payload reducer and using a working turbine to drive the load.

Известна система, обеспечивающая работу ГТД на различных режимах (пат. заявка № US 2018010522 A1 «Gas turbine engine starter reduction gear train with stacked planetary gear systems», МПК F02C 7/275, дата публ. 11.01.2018), в состав которой входит стартер, многоступенчатая зубчатая передача и расцепная муфта. Крутящий момент от выходного вала стартера передается через вспомогательный редуктор на приводной вал, связанный с ротором ГТД. После выполнения пуска ГТД стартерная муфта разъединяет зубчатую передачу стартера и вспомогательный редуктор, который при этом остается соединенным с вращающимся ротором ГТД, продолжая работать на холостых оборотах, что увеличивает потребляемую мощность агрегата. Кроме того, следует отметить высокую сложность конструктивного выполнения устройства.A known system that ensures the operation of gas turbine engines in various modes (US Pat. Application No. US 2018010522 A1 "Gas turbine engine starter reduction gear train with stacked planetary gear systems", IPC F02C 7/275, published on January 11, 2018), which includes starter, multistage gear and release clutch. Torque from the output shaft of the starter is transmitted through an auxiliary gearbox to the drive shaft connected to the rotor of the gas turbine engine. After starting the gas turbine engine, the starter clutch disconnects the starter gear and the auxiliary gearbox, which at the same time remains connected to the gas turbine rotor, continuing to idle, which increases the power consumption of the unit. In addition, it should be noted the high complexity of the structural design of the device.

Известна система запуска ГТД (патент № RU 2482306 С1 «Способ запуска газотурбинного двигателя», МПК F02C 7/268, дата публ. 20.05.2013), содержащая пусковой двигатель (турбостартер), кинематически связанный с редуктором ГТД через электромагнитную управляемую муфту, при этом один из выходов редуктора имеет возможность соединения с внешней нагрузкой (например, насосами, вентиляторами системы охлаждения и пр.). Когда ротор запускаемого двигателя раскручен до рабочей частоты вращения, механизм управления муфтой отключает ее, разъединяя турбостартер и редуктор. При этом редуктор остается соединенным с работающим ГТД, вследствие чего продолжают работать все звенья, в том числе и незадействованные в приводе внешней нагрузки (т.е. часть звеньев вращается вхолостую), что приводит к потере мощности, снижению долговечности зубчатых передач и повышенному шуму при работе редуктора.A known gas turbine engine starting system (patent No. RU 2482306 C1 "Method for starting a gas turbine engine", IPC F02C 7/268, published on 05/20/2013), containing a starting engine (turbostarter) kinematically connected to the gas turbine engine through an electromagnetic controlled clutch, one of the outputs of the gearbox can be connected to an external load (for example, pumps, cooling system fans, etc.). When the rotor of the starting engine is untwisted to the operating speed, the clutch control mechanism disables it, separating the turbostarter and gearbox. At the same time, the gearbox remains connected to the working gas turbine engine, as a result of which all links continue to work, including those that are not involved in the external load drive (i.e., some links rotate idle), which leads to power loss, reduction in gear durability and increased noise during gearbox operation.

Как отмечалось выше, для рассоединения вала ротора и вала ВПУ или пускового устройства (стартера) могут применяться расцепные устройства.As noted above, to disconnect the rotor shaft and the VPU shaft or starting device (starter), trip devices can be used.

Например, известно применение в системе регулирования ГТД (патент № RU 2151898 С1, МПК F02C 9/00, дата публ. 27.06.2000) расцепного устройства, которое вводит в зацепление вал турбодетандера с ротором компрессора ГТД для начала раскрутки ротора, а при достижении режима самоходности выводит вал турбодетандера из зацепления с ротором ГТД. Однако в состав известной системы не входит редуктор, что существенно сужает возможности ее применения, в том числе, не предусматривает подключение полезной нагрузки через редуктор.For example, it is known that in the gas turbine engine control system (patent No. RU 2151898 C1, IPC F02C 9/00, publication date 06/27/2000) a trip device that engages the turbine expander shaft with the gas turbine compressor rotor to start the rotor spinning, and when the mode is reached self-propelled drives the shaft of the turboexpander from engagement with the rotor of the turbine engine. However, the known system does not include a gearbox, which significantly narrows the possibilities of its application, including, does not provide for connecting the payload through the gearbox.

Также известна, например, газотурбинная установка ГТ-700-5 (Бармин С.Ф., Васильев П.Д., Магазаник Я.М. «Компрессорные станции с газотурбинным приводом», изд.: Л.: Недра, 1968 г., стр. 72 - 77), в которой ВПУ и турбодетандер выполнены с возможностью подключения к валу турбины через расцепные устройства, для чего на роторе турбины установлена ведомая шестерня для сцепления с ведущей шестерней ВПУ и с ведущей шестерней расцепного устройства турбодетандера. При этом кроме вышеуказанной ведомой шестерни на конце ротора установлено колесо главного масляного насоса (ГМН). Данная конструкция не содержит редуктор, и ГМН подключается непосредственно к ротору, также как ВПУ и турбодетандер, что существенно ограничивает возможности в отношении применения в составе установки устройств с более широким диапазоном характеристик.Also known, for example, is the gas turbine unit GT-700-5 (Barmin S.F., Vasiliev P.D., Magazanik Y.M. “Compressor stations with a gas turbine drive”, ed .: L .: Nedra, 1968, p. 72 - 77), in which the VPU and the expander are made with the possibility of connecting to the turbine shaft through trip devices, for which a driven gear is mounted on the turbine rotor for engaging with the VPU drive gear and with the drive gear of the turbo expander. In addition to the aforementioned driven gear at the end of the rotor, the wheel of the main oil pump (GMN) is installed. This design does not contain a gearbox, and the GMV is connected directly to the rotor, as well as a VPU and a turboexpander, which significantly limits the possibilities regarding the use of devices with a wider range of characteristics as part of the installation.

Известна система запуска, которая может быть использована в трансмиссии двухваловых газотурбинных двигателей, применяемых, в частности, в наземных транспортных средствах, летательных аппаратах, электрогенерирующем оборудовании (патент № US 7434406 В2 «Drive for using a direct driven generator to start a counter-rotating multi-spool gas turbine engine», МПК F02С 3/04, дата публ. заявки 16.11.2006). Трансмиссия может работать как в режиме обычного двигателя, так и в режиме запуска двигателя, при котором функцию стартера будет выполнять двигатель-генератор, соединенный через зубчатую передачу с валом силовой турбины. Расцепление двигатель-генератора и раскручиваемого вала осуществляется путем вывода из зацепления одного из звеньев зубчатой передачи (подобно сцеплению и расцеплению шестерней в коробке передач) с помощью привода, который может быть любым типом исполнительного механизма. Также известна «Трансмиссия транспортного средства)) по патенту № RU 9418 U1 (МПК B60K 17/34, дата публ. 16.03.1999), в которой в конструкции раздаточной коробки предусмотрена установка зубчатого колеса промежуточного вала с возможностью его осевого перемещения, что обеспечивает возможность принудительного выведения из зацепления с зубчатым колесом, расположенном на втором ведомом валу. Однако, в отношении технических решений по патентам № US 7434406 В2 и № RU 9418 U1 следует отметить, что звенья зубчатых передач, не задействованные в передаче крутящего момента, после их вывода из зацепления будут продолжать вращаться на холостом ходу, что приведет к снижению ресурса работы редуктора и устройства в целом.A known starting system, which can be used in the transmission of twin-shaft gas turbine engines, used, in particular, in land vehicles, aircraft, power generating equipment (patent No. US 7434406 B2 "Drive for using a direct driven generator to start a counter-rotating multi -spool gas turbine engine ", IPC F02C 3/04, publication date Nov. 16, 2006). The transmission can operate both in the normal engine mode and in the engine start mode, in which the engine-generator connected through a gear transmission to the shaft of the power turbine will act as a starter. The disengagement of the engine generator and the untwisted shaft is carried out by disengaging one of the links of the gear transmission (similar to the clutch and disengagement of gears in the gearbox) using a drive that can be any type of actuator. Also known is “Transmission of a vehicle)) according to patent No. RU 9418 U1 (IPC B60K 17/34, publication date 16.03.1999), in which the gearbox has an intermediate shaft gear set with the possibility of axial movement, which makes it possible forced disengagement from the gear located on the second driven shaft. However, in relation to technical solutions for patents No. US 7434406 B2 and No. RU 9418 U1 it should be noted that the gear links that are not involved in the transmission of torque, after they are disengaged, will continue to idle, which will lead to a decrease in the service life gearbox and device as a whole.

В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, предлагается пусковая система газотурбинного двигателя, предназначенная для реализации «Способа запуска авиационного газотурбинного двигателя)) по патенту №RU 2168043 С1 (МПК F02C 7/26, дата публ. 27.05.2001), содержащая зубчатый редуктор и пусковое устройство (турбостартер), связанное с зубчатой передачей редуктора через обгонную муфту. При этом редуктор выполнен с возможностью подключения полезной нагрузки - объемного гидравлического насоса и электрогенератора. На валу редуктора, предназначенном для соединения с запускаемым двигателем, установлено зубчатое колесо (шестерня), находящееся в зацеплении с зубчатым колесом, установленным на валу для подключения генератора, а также находящееся в зацеплении с зубчатым колесом, установленным на валу для подключения объемного гидравлического насоса, которое, в свою очередь, находится в зацеплении с зубчатым колесом, установленным на валу редуктора, соединенном с выходным валом турбостартера через обгонную муфту.As a technical solution (prototype), the closest in combination of essential features to the claimed invention, a gas turbine engine starting system is proposed for implementing the “Method for starting an aircraft gas turbine engine)) according to patent No. RU 2168043 C1 (IPC F02C 7/26, publication date May 27, 2001), containing a gear reducer and a starting device (turbostarter), connected with the gear transmission of the reducer through an overrunning clutch. In this case, the gearbox is made with the possibility of connecting the payload - a volumetric hydraulic pump and an electric generator. A gear wheel (gear) is installed on the gearbox shaft, which is connected to the starting engine, which is meshed with a gear mounted on the shaft for connecting the generator, and also meshed with a gear mounted on the shaft for connecting a volumetric hydraulic pump, which, in turn, is meshed with a gear mounted on the gearbox shaft connected to the output shaft of the turbostarter through an overrunning clutch.

При запуске газотурбинного двигателя вращение от вала турбостартера через обгонную муфту и зубчатую передачу (редуктор) сообщается на вал запускаемого двигателя и одновременно на валы, к которым присоединены устройства полезной нагрузки - объемный гидравлический насос и электрогенератор. По завершении запуска двигателя обгонная муфта разъединяет выходной вал пускового устройства (турбостартера) и редуктор. После отцепления вала турбостартера от редуктора все звенья зубчатой передачи редуктора остаются в зацеплении, и крутящий момент на все звенья передается от вращающегося вала ротора газотурбинного двигателя, вышедшего на стационарный (номинальный) режим работы.When starting a gas turbine engine, rotation from a turbostarter shaft through an overrunning clutch and a gear transmission (reducer) is communicated to the shaft of the starting engine and simultaneously to the shafts to which the payload devices are connected - a volumetric hydraulic pump and an electric generator. At the end of engine start, the freewheel disconnects the output shaft of the starting device (turbostarter) and the gearbox. After the turbostarter shaft is disconnected from the gearbox, all gear links of the gearbox remain engaged, and the torque is transmitted to all links from the rotary shaft of the rotor of the gas turbine engine, which has reached the stationary (nominal) operating mode.

После расцепления турбостартера и редуктора зубчатое колесо, установленное на валу редуктора, соединенном при пуске двигателя через обгонную муфту с валом турбостартера, и остающееся в зацеплении с зубчатым колесом, установленным на валу, соединенном с гидравлическим насосом (полезной нагрузкой) и получающим крутящий момент от вращающегося на стационарном режиме ротора ГТД, будет вращаться в режиме холостого хода.After the turbostarter and gearbox are disengaged, a gear mounted on the gearbox shaft, connected when starting the engine through an overrunning clutch with the turbostarter shaft, and remaining in gear with a gear mounted on the shaft connected to the hydraulic pump (payload) and receiving torque from the rotating in stationary mode, the rotor of the gas turbine engine will rotate in idle mode.

Вращающееся вхолостую без нагрузки зубчатое колесо и соединенный с ним вал редуктора, который также продолжает вращаться и не участвует в работе редуктора, оказывают негативное влияние на работу редуктора в целом: являются причиной повышенного износа отдельных звеньев редуктора (зубьев зубчатого колеса, которое остается в зацеплении с вращающимся на холостом ходу зубчатым колесом; подшипниках, в которых установлен вал, продолжающий вращаться вхолостую, и пр.), что приводит к снижению ресурса работы (долговечности) редуктора и снижению надежности работы пусковой системы в целом, а также обуславливает дополнительный расход мощности и повышенный уровень шума при работе редуктора. Также следует отметить, что в составе известной пусковой системы не предусмотрено валоповоротное устройство, которое зачастую необходимо при пуске газотурбинных двигателей.The gear wheel rotating idle without load and the gearbox shaft connected to it, which also continues to rotate and is not involved in the gearbox operation, have a negative effect on the gearbox operation as a whole: they cause increased wear of individual gearbox links (gear teeth that remain in gear with idling gears; bearings in which a shaft is installed that continues to rotate idle, etc.), which leads to a reduction in the service life (durability) of the gearbox and a decrease in starting operation reliability of the whole system, and also causes additional power consumption and increased operating noise reducer. It should also be noted that the known starting system does not provide a shaft-turning device, which is often necessary when starting gas turbine engines.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является повышение ресурса работы (долговечности) редуктора и надежности работы пусковой системы в целом при одновременном снижении потребляемой мощности и уменьшении уровня шума при работе редуктора путем обеспечения возможности отцепления звеньев редуктора, не участвующих в передаче крутящего момента на полезную нагрузку при работе двигателя на стационарном режиме.The technical result, the claimed technical solution is aimed at achieving, is to increase the service life (durability) of the gearbox and the reliability of the start-up system as a whole while reducing power consumption and reducing the noise level during gear operation by providing the possibility of uncoupling gear links that are not involved in the transmission of torque payload moment when the engine is stationary.

Для достижения указанного выше технического результата предлагается пусковая система газотурбинного двигателя, которая содержит зубчатый редуктор, пусковое устройство и валоповоротное устройство. В корпусе зубчатого редуктора установлен с возможностью вращения вал, соединенный с пусковым устройством, при этом на указанном валу установлено расцепное устройство с зубчатым колесом, имеющим возможность совместного вращения с указанным валом и осевого перемещения вдоль него. Также в корпусе зубчатого редуктора установлен с возможностью вращения вал валоповоротного устройства, при этом на валу валоповоротного устройства установлено расцепное устройство с зубчатым колесом, имеющим возможность совместного вращения с указанным валом и осевого перемещения вдоль него. Кроме того, в корпусе зубчатого редуктора установлены с возможностью вращения два вала, кинематически соединенные между собой посредством зубчатой передачи, один из которых выполнен с возможностью соединения с валом газотурбинного двигателя, а другой выполнен с возможностью соединения с валом полезной нагрузки. Вал, выполненный с возможностью соединения с валом газотурбинного двигателя, снабжен зубчатым колесом, имеющим возможность совместного вращения с указанным валом, а также возможность зацепления с зубчатым колесом каждого вышеназванного расцепного устройства.To achieve the above technical result, a starting system for a gas turbine engine is proposed, which comprises a gear reducer, a starting device and a shaft-turning device. In the housing of the gear reducer, a shaft connected to the starting device is rotatably mounted, and a trip device with a gear wheel having the possibility of joint rotation with said shaft and axial movement along it is mounted on said shaft. Also, the shaft of the shaft-turning device is mounted rotatably in the housing of the gear reducer, while on the shaft of the shaft-turning device there is a trip device with a gear having the possibility of joint rotation with the shaft and axial movement along it. In addition, two shafts are mounted rotatably in the casing of the gear reducer, kinematically connected to each other by means of a gear train, one of which is made to connect to the shaft of the gas turbine engine, and the other is made to connect to the payload shaft. The shaft, made with the possibility of connection with the shaft of the gas turbine engine, is equipped with a gear wheel having the possibility of joint rotation with the specified shaft, as well as the possibility of engagement with the gear wheel of each of the above uncoupling devices.

Заявляемая пусковая система газотурбинного двигателя, также как и прототип, содержит зубчатый редуктор и пусковое устройство, вал которого соединен с редуктором с возможностью разъединения после завершения пуска ГТД; при этом пусковое устройство и вал редуктора, соединяемый с валом запускаемого двигателя, кинематически связаны через зубчатую передачу; также в пусковой системе предусмотрена возможность подключения к валу редуктора полезной нагрузки и кинематическое соединение (посредством зубчатой передачи) вала, соединяемого с ГТД, и вала, соединяемого с полезной нагрузкой, что обеспечивает на стационарном режиме работы ГТД возможность передачи крутящего момента от ротора к валу полезной нагрузки.The inventive starting system of a gas turbine engine, as well as the prototype, includes a gear reducer and a starting device, the shaft of which is connected to the reducer with the possibility of separation after completion of the start of the gas turbine engine; wherein the starting device and the gear shaft connected to the shaft of the starting engine are kinematically connected via a gear transmission; also in the starting system, it is possible to connect a payload to the shaft of the gearbox and a kinematic connection (by means of gearing) of the shaft connected to the gas turbine engine and the shaft connected to the payload, which ensures the possibility of transmitting torque from the rotor to the useful shaft in the stationary gas turbine operation mode load.

Входящее в состав заявляемой пусковой системы валоповоротное устройство необходимо для обеспечения возможности пуска ГТД с ротором большой инерционной массы. Заявляемое техническое решение, в отличие от прототипа, содержит расцепные устройства, одно из которых связано с пусковым устройством, а другое - с ВПУ, причем каждое расцепное устройство выполнено с возможностью зацепления своего зубчатого колеса (шестерни) с зубчатым колесом, установленным на валу редуктора, соединяемом с валом ГТД, что обеспечивает при пуске ГТД возможность передачи крутящего момента от ВПУ и пускового двигателя к ротору ГТД, а по завершении пуска - возможность отключения указанных механизмов от редуктора (путем отсоединения шестерней расцепных устройств от зубчатого колеса на валу, соединяемом с валом ГТД). При этом сохраняется кинематическая связь (зубчатая передача), обеспечивающая передачу крутящего момента от вала ГТД к валу полезной нагрузки на стационарном режиме работы двигателя.A shaft-turning device included in the inventive starting system is necessary to enable the start-up of a gas turbine engine with a rotor of large inertial mass. The claimed technical solution, in contrast to the prototype, contains disconnecting devices, one of which is connected to the starting device, and the other to the VPU, and each releasing device is configured to engage its gear (gear) with a gear mounted on the gearbox shaft, connected to the gas turbine engine shaft, which ensures that when starting the gas turbine engine the possibility of transmitting torque from the runway and the starting engine to the gas turbine rotor, and at the end of the start, it is possible to disconnect these mechanisms from the gearbox (by disconnecting inenation of the gear of the uncoupling devices from the gear on the shaft connected to the GTE shaft). At the same time, the kinematic connection (gear transmission) is maintained, which ensures the transmission of torque from the gas turbine engine shaft to the payload shaft in the stationary engine operation mode.

Таким образом в заявляемой пусковой системе газотурбинного двигателя обеспечена возможность по окончании пуска ГТД вывода из зацепления зубчатых колес расцепных устройств (т.е. звеньев редуктора, обеспечивающих передачу вращения для раскрутки ротора ГТД), что исключает вращение в режиме холостого хода звеньев редуктора, не участвующих в передаче крутящего момента от работающего на стационарном режиме ГТД к полезной нагрузке, и обеспечивает тем самым повышение ресурса работы редуктора и надежности работы пусковой системы в целом, уменьшение затрат мощности при работе ГТД на номинальном (стационарном) режиме, а также снижение уровня шума при работе редуктора.Thus, in the inventive starting system of a gas turbine engine, it is possible at the end of the gas turbine engine start to disengage the uncoupling devices (i.e., gear links providing rotation transmission for spinning the rotor of the gas turbine engine), which excludes the rotation of the gear links not participating in the transmission of torque from a gas turbine engine operating in a stationary mode to the payload, and thereby ensures an increase in the service life of the gearbox and the reliability of the launch system as a whole, is smart shenie power costs during operation of GTE on nominal (steady-state) mode, as well as reducing noise during operation of the gearbox.

Графические материалы содержат пример конкретного выполнения пусковой системы газотурбинного двигателя с подключенными к редуктору пусковой системы запускаемым двигателем и полезной нагрузкой (главным масляным насосом).Graphic materials contain an example of a specific implementation of the starting system of a gas turbine engine with a starting engine and payload (main oil pump) connected to the gear of the starting system.

На фигуре представлена схема пусковой системы ГТД (положение звеньев редуктора соответствует началу режима пуска) с подключенным газотурбинным двигателем и полезной нагрузкой.The figure shows a diagram of the launch system of the gas turbine engine (the position of the links of the gearbox corresponds to the beginning of the start-up mode) with the gas turbine engine connected and the payload.

Пусковая система газотурбинного двигателя (ГТД) входит в состав газотурбинной установки (ГТУ). Пусковая система, представленная на фигуре, содержит пусковой электродвигатель 1, являющийся пусковым устройством (или стартером), и валоповоротное устройство 2 (ВПУ 2), соединенные с зубчатым редуктором 3, обеспечивающим при пуске согласование частот вращения ВПУ 2 и пускового электродвигателя 1 с выходным валом 4 ротора газотурбинного двигателя 5 (ГТД 5).The starting system of a gas turbine engine (GTE) is part of a gas turbine installation (GTU). The starting system shown in the figure contains a starting motor 1, which is a starting device (or starter), and a shaft-turning device 2 (VPU 2), connected to a gear reducer 3, which ensures, at start-up, matching the rotational speeds of the VPU 2 and the starting motor 1 with the output shaft 4 rotors of a gas turbine engine 5 (GTE 5).

Редуктор 3 содержит вал 6, установленный с возможностью вращения в подшипниках 7 в корпусе 8 редуктора 3. С одним концом вала 6 постоянно соединен через соединительную муфту 9 вал 4 ГТД 5, причем это соединение обеспечивает возможность передачи крутящего момента между валами 6 и 4. На валу 6 жестко закреплено зубчатое колесо 10 (ЗК 10), имеющее возможность совместного вращения с валом 6. Также на валу 6 жестко закреплено зубчатое колесо 11 (ЗК 11), имеющее возможность совместного вращения с валом 6.The gearbox 3 contains a shaft 6, mounted for rotation in bearings 7 in the housing 8 of the gearbox 3. With one end of the shaft 6 is connected through the coupling 9 the shaft 4 of the turbine engine 5, and this connection provides the possibility of transmitting torque between the shafts 6 and 4. On the shaft 6 is rigidly fixed to the gear wheel 10 (ZK 10), having the possibility of joint rotation with the shaft 6. Also on the shaft 6 is rigidly fixed to the gear wheel 11 (ZK 11), having the possibility of joint rotation with the shaft 6.

В подшипниках 12 в корпусе 8 редуктора 3 с возможностью вращения установлен вал 14, на котором смонтировано валоповоротное устройство 2, а также связанное с ВПУ 2 расцепное устройство 15, зубчатое колесо 16 (ЗК 16) которого имеет возможность осевого перемещения вдоль вала 14 (по стрелке А). ЗК 16 имеет возможность зацепления с ЗК 10, а также возможность совместного вращения с валом 14 при зацеплении с ЗК 10.In the bearings 12, in the housing 8 of the gearbox 3, a shaft 14 is mounted for rotation, on which a shaft-turning device 2 is mounted, as well as a releasing device 15 connected to the VPU 2, the gear 16 (ZK 16) of which has the possibility of axial movement along the shaft 14 (in the direction of the arrow BUT). ZK 16 has the possibility of engagement with ZK 10, as well as the possibility of joint rotation with the shaft 14 when engaged with ZK 10.

Редуктор 3 также содержит вал 17, установленный с возможностью вращения в подшипниках 18 в корпусе редуктора. Один конец вала 17 постоянно соединен через соединительную муфту 19 с выходным валом 20 пускового электродвигателя 1. На валу 17 установлено расцепное устройство 21, содержащее зубчатое колесо 22 (ЗК 22), имеющее возможность осевого перемещения вдоль вала 17 (по стрелке В), при этом ЗК 22 имеет возможность зацепления с ЗК 10, а также возможность совместного вращения с валом 17 при зацеплении с ЗК 10.The gearbox 3 also includes a shaft 17 mounted rotatably in bearings 18 in the gearbox housing. One end of the shaft 17 is constantly connected through a coupling 19 to the output shaft 20 of the starting electric motor 1. On the shaft 17 there is a disconnecting device 21 comprising a gear wheel 22 (ZK 22), having the possibility of axial movement along the shaft 17 (along arrow B), while ZK 22 has the possibility of engagement with ZK 10, as well as the possibility of joint rotation with the shaft 17 when engaged with ZK 10.

В подшипниках 23 в корпусе редуктора установлен с возможностью вращения вал 24. На валу 24 жестко закреплено зубчатое колесо 25 (ЗК 25), имеющее возможность совместного вращения с валом 24.A shaft 24 is mounted rotatably in bearings 23 in the gear case. A gear wheel 25 (ZK 25) is rigidly fixed to the shaft 24, and is capable of joint rotation with the shaft 24.

Вал 6 и вал 24 связаны между собой посредством зубчатой передачи, включающей ЗК 11, установленное на валу 6, и ЗК 25, установленное на валу 24. В представленном на фигуре примере выполнения пусковой системы ГТД зубчатая передача, связывающая валы 6 и 24, содержит зубчатые колеса 11 и 25, а также установленное между ними и находящееся с ними в зацеплении промежуточное зубчатое колесо 26 (ЗК 26), установленное на промежуточном валу 27 редуктора 3. Вал 27 установлен с возможностью вращения в подшипниках 28 в корпусе редуктора. Наличие ЗК 26 в представленном примере выполнения обусловлено особенностями конкретной компоновки принципиальной схемы ГТУ. При ином компоновочном решении возможно выполнение непосредственного зацепления ЗК 11 и ЗК 25. Вал 24 выполнен с возможностью подключения к нему полезной нагрузки, в частности, насосов, генераторов и др. В представленном примере выполнения пусковой системы в составе ГТУ в качестве полезной нагрузки к валу 24 подключен главный масляный насос 29 (ГМН 29), вал 30 которого при работе ГТУ постоянно соединен через соединительную муфту 31 с валом 24 редуктора.The shaft 6 and the shaft 24 are interconnected by means of a gear transmission, including ZK 11 mounted on the shaft 6, and ZK 25, mounted on the shaft 24. In the example of the GTE launch system shown in the figure, the gear linking the shafts 6 and 24 contains gear wheels 11 and 25, as well as an intermediate gear wheel 26 (ZK 26) installed between them and meshed with them, mounted on the intermediate shaft 27 of the gearbox 3. The shaft 27 is mounted for rotation in bearings 28 in the gearbox housing. The presence of ZK 26 in the presented embodiment is due to the specific features of the specific layout of the gas turbine circuit. With a different layout solution, it is possible to directly engage the ZK 11 and ZK 25. The shaft 24 is configured to connect a payload to it, in particular pumps, generators, etc. In the presented example, the launch system as part of the gas turbine is used as a payload to the shaft 24 connected to the main oil pump 29 (GMN 29), the shaft 30 of which during operation of the gas turbine is constantly connected through the coupling 31 to the shaft 24 of the gearbox.

В качестве элементов, входящих в состав предлагаемой пусковой системы ГТД, могут быть использованы серийно выпускаемые для комплектации газотурбинного оборудования стандартные устройства и механизмы. Отдельные элементы пусковой системы могут быть разработаны в соответствии с известными и применяемыми в газотурбостроении методиками расчета и проектирования оборудования и изготовлены в соответствии с применяемыми технологическими процессами.Standard elements and mechanisms that can be used commercially available for the completion of gas turbine equipment can be used as elements that make up the proposed GTE launch system. Separate elements of the starting system can be developed in accordance with the methods for calculating and designing equipment known and used in gas turbine construction and manufactured in accordance with the applicable technological processes.

Подшипники и соединительные муфты являются стандартными серийно выпускаемыми изделиями. Электродвигатель, являющийся пусковым устройством, является покупным комплектующим изделием. Корпус редуктора может быть выполнен сварным из низкоуглеродистой стали, например, Ст3 или Ст20. Зубчатые колеса могут быть изготовлены из легированных марок стали, например, сталь 34ХН3М. Также следует отметить, что зубчатые колеса, неподвижно соединенные с валами редуктора, могут представлять собой отдельные узлы и при сборке устройства крепиться на соответствующих валах редуктора, а могут быть, например, выполнены цельнофрезерованными со своим валом (т.е. зубчатое колесо может быть выполнено совместно с валом из единой заготовки). Кинематический и прочностной расчет редуктора выполняют по стандартным методикам, применяемым в газотурбостроении.Bearings and couplings are standard commercially available products. The electric motor, which is the starting device, is a purchased component product. The gear housing can be made welded from low carbon steel, for example, St3 or St20. Cog wheels can be made of alloyed steel grades, for example, steel 34XH3M. It should also be noted that the gears fixedly connected to the gearbox shafts can be separate units and can be mounted on the corresponding gearbox shafts when assembling the device, and can, for example, be made milled with its own shaft (i.e. the gear can be made together with the shaft from a single workpiece). The kinematic and strength calculation of the gearbox is carried out according to standard methods used in gas turbine construction.

В качестве валоповоротного устройства 2 и связанного с ним расцепного устройства 15 с зубчатым колесом (шестерней) 16, может быть использовано как отдельное готовое изделие, так и механизм, разработанный под конкретные параметры ГТД, например, аналогичный тому, который представлен в книге: Бармин С.Ф., Васильев П.Д., Магазаник Я.М. «Компрессорные станции с газотурбинным приводом», изд.: Л.: Недра, 1968 г., стр. 73-76, и содержащий шестерню-гайку, которая имеет возможность свободно перемещаться вдоль оси вала ВПУ по двум прямоугольным винтовым выступам, благодаря чему может сцепляться или выходить из зацепления с зубчатым колесом, установленном на роторе турбокомпрессора. В состав ВПУ входит свой электродвигатель. Захваты удерживают шестерню-гайку от самопроизвольного перемещения.As a shaft-turning device 2 and an associated releasing device 15 with a gear wheel (gear) 16, either a separate finished product or a mechanism developed for specific GTE parameters, for example, similar to that presented in the book: Barmin C, can be used .F., Vasiliev P.D., Magazanik Y.M. “Compressor stations with a gas turbine drive”, ed .: L .: Nedra, 1968, pp. 73-76, and containing a gear-nut, which can freely move along the axis of the shaft of the VPU along two rectangular screw protrusions, due to which it can mate or disengage with a gear mounted on the turbocharger rotor. The structure of the VPU includes its own electric motor. The grips hold the gear-nut from spontaneous movement.

В качестве расцепного устройства 21, установленного на валу, соединенном с пусковым электродвигателем 1, может быть использовано, например, расцепное устройство с гидравлическим приводом (интернет-страница: https://lektsii.org/2-71674.html), предназначенное для сцепления ротора турбодетандера с валом турбокомпрессора и передачи крутящего момента при пуске ГТУ, и содержащее поршень, в котором выполнено отверстие с дросселем, или, например, расцепное устройство, применяемое в системе регулирования газотурбинного двигателя (патент № RU 2151898 С1, МПК F02C 9/00, дата публ. 27.06.2000).As a release device 21 mounted on a shaft connected to the starting motor 1, for example, a release device with a hydraulic drive (web page: https://lektsii.org/2-71674.html) can be used rotor of a turboexpander with a shaft of a turbocompressor and transmitting torque when starting a gas turbine, and containing a piston in which a hole is made with a throttle, or, for example, a trip device used in the regulation system of a gas turbine engine (Patent No. RU 2151898 C1, IPC F02C 9/00, Yes and publ. 27.06.2000).

Функционирование заявляемой пусковой системы газотурбинного двигателя (ГТД), входящего в состав газотурбинной установки (ГТУ), осуществляется следующим образом.The functioning of the inventive starting system of a gas turbine engine (GTE), which is part of a gas turbine installation (GTU), is as follows.

Управляющие команды для пусковой системы ГТД поступают от блока автоматического управления ГТУ (на фиг. не показан). В режиме пуска по команде от блока управления включается двигатель валоповоротного устройства 2. Вал 14 ВПУ 2 начинает вращаться. При этом зубчатое колесо (шестерня) 16 расцепного устройства 15 перемещается вдоль вала 14 и входит в зацепление с ЗК 10, прекращая осевое перемещение, после чего вращение вала 14 осуществляется совместно с ЗК 16, находящимся в зацеплении с ЗК 10, и происходит передача крутящего момента через зацепление ЗК 16 и ЗК 10 на вал 6. Вал 6, постоянно соединенный с валом 4 ГТД 5 посредством соединительной муфты 9, осуществляет передачу вращения на вал 4. Таким образом, валоповоротное устройство 2 выполняет страгивание из положения покоя вала 4 ротора ГТД 5 и его последующую раскрутку. Обычно ВПУ осуществляет раскручивание вала ГТД до относительно небольшой частоты вращения - от 10 до 30 об/мин.The control commands for the start-up system of the gas turbine engine come from the automatic control unit of the gas turbine engine (not shown in Fig.). In start-up mode, on the command from the control unit, the engine of the shaft-turning device 2 is turned on. The shaft 14 of the runway 2 starts to rotate. In this case, the gear wheel (gear) 16 of the tripping device 15 moves along the shaft 14 and engages with the ZK 10, stopping the axial movement, after which the rotation of the shaft 14 is carried out together with the ZK 16, which is meshed with the ZK 10, and the torque is transmitted through the engagement of ZK 16 and ZK 10 on the shaft 6. The shaft 6, which is constantly connected to the shaft 4 of the gas turbine engine 5 by means of a coupling 9, transmits rotation to the shaft 4. Thus, the shaft-turning device 2 performs stragging from the rest position of the shaft 4 of the rotor of the gas turbine engine 5 and his pic the next promotion. Usually VPU carries out the unwinding of the GTE shaft to a relatively low speed - from 10 to 30 rpm.

При передаче крутящего момента на вал 6 редуктора начинает вращаться и ЗК 11, также установленное на валу 6 с возможностью совместного вращения с ним. В представленном на фиг. примере выполнения пусковой системы ЗК 11 находится в зацеплении с промежуточным ЗК 26 (установленном на валу 27 редуктора), которое, в свою очередь, находится в зацеплении с ЗК 25, установленным на валу 24 редуктора. Вал 24 постоянно соединен с валом 30 ГМН 29 с помощью соединительной муфты 31, вследствие чего при передаче крутящего момента на вал 6 начинается передача крутящего момента также на вал 30 ГМН 29. Дополнительно следует отметить, что в газотурбинных установках на режиме пуска ГТД для подачи масла в систему смазки ГТД всегда используются пусковые масляные насосы (на фиг. не показаны), которые отключаются при выходе ГТД на стационарный режим, при котором подача масла уже осуществляется только ГМН 29.When transmitting torque to the shaft 6 of the gearbox starts to rotate and ZK 11, also mounted on the shaft 6 with the possibility of joint rotation with it. In the embodiment of FIG. an example of the launch system ZK 11 is meshed with an intermediate ZK 26 (mounted on the shaft 27 of the gearbox), which, in turn, is meshed with the ZK 25 installed on the shaft 24 of the gearbox. The shaft 24 is constantly connected to the shaft 30 of the oil well 29 with the help of a coupling 31, as a result of which the transmission of torque to the shaft 6 starts the transmission of torque also to the shaft 30 of the gas turbine 29. in the gas turbine engine lubrication system, starting oil pumps (not shown) are always used, which are turned off when the gas turbine engine enters the stationary mode, in which the oil supply is already carried out only by the oil well 29.

По команде от блока управления привод расцепного устройства 21, установленного на валу 17, перемещает ЗК 22 расцепного устройства 21 вдоль вала 17 и вводит ЗК 22 в зацепление с ЗК 10. После этого блок управления включает пусковой электродвигатель 1, выходной вал 20 которого постоянно соединен с валом 17 редуктора посредством соединительной муфты 19.On command from the control unit, the drive of the trip unit 21 mounted on the shaft 17 moves the gearbox 22 of the trip unit 21 along the shaft 17 and engages the gearbox 22 in engagement with the gearbox 10. After that, the control unit turns on the starting motor 1, the output shaft 20 of which is constantly connected to gear shaft 17 by means of a coupling 19.

При включении пускового электродвигателя 1, когда передаваемый от него на вал 6 крутящий момент превышает крутящий момент, передаваемый на вал 6 от ВПУ 2, ЗК 16 автоматически выводится из зацепления с ЗК 10. Вал 4 ГТД 5 продолжает раскручиваться от пускового электродвигателя 1 с увеличением частоты вращения. После достижения валом 4 ГТД частоты, необходимой для включения камеры сгорания двигателя и выхода ГТД на самоходность, происходит отключение пускового электродвигателя 1, а затем расцепное устройство 21 выводит ЗК 22 из зацепления с ЗК 10. Далее ГТД продолжает работать на стационарном режиме, при котором вал 4 ротора ГТД вращается самостоятельно.When the starting motor 1 is turned on, when the torque transmitted from it to the shaft 6 exceeds the torque transmitted to the shaft 6 from the VPU 2, the ZK 16 is automatically disengaged from the ZK 10. The GTD 5 shaft 4 continues to unwind from the starting motor 1 with increasing frequency rotation. After the shaft 4 of the gas turbine engine reaches the frequency necessary to turn on the combustion chamber of the engine and the gas turbine engine is self-propelled, the starting motor 1 is turned off, and then the uncoupling device 21 disengages the ZK 22 from engagement with the ZK 10. Next, the gas turbine engine continues to operate in stationary mode, at which the shaft 4 rotor GTE rotates independently.

Как отмечалось выше, при выходе ГТД на стационарный режим работы подачу масла в систему смазки ГТД в полном объеме осуществляет ГМН 29. Через остающуюся в зацеплении зубчатую передачу (в представленном примере выполнения это: ЗК 11 - ЗК 26 - ЗК 25), связывающую вал 6, постоянно соединенный с валом 4 ГТД 5, и вал 24, постоянно соединенный с валом 30 ГМН 29, осуществляется передача крутящего момента от вала 4 ГТД 5 к валу 30 главного масляного насоса 29, представляющего собой полезную нагрузку. При этом зубчатые колеса 16 и 22 выведены из зацепления с зубчатым колесом 10 (установленным на валу 6 редуктора, соединенном с валом 4 ГТД 5), и следовательно, не вращаются, что исключает необходимость расхода энергии на их вращение. Соответственно, при этом также не вращаются и валы 14, 17 в подшипниках 12, 18. Кроме того, отсутствие зацепления зубчатых колес 16 и 22 с зубчатым колесом 10, а значит, и их вращения на стационарном режиме работы ГТД, исключает износ зубчатых пар (ЗК 16 - ЗК 10, ЗК 22 - ЗК 10) и подшипниковых узлов валов на указанном режиме, что повышает долговечность и надежность работы редуктора. Также следует отметить, что отсутствие вращающихся на холостом ходу зубчатых пар снижает уровень шума при работе редуктора.As noted above, when the gas turbine engine enters the stationary mode of operation, the oil is fully supplied to the gas turbine lubrication system by the oil well 29. Through the gear remaining in the gearing (in the presented example, this is: ЗК 11 - ЗК 26 - ЗК 25), connecting shaft 6 permanently connected to the shaft 4 of the gas turbine engine 5, and the shaft 24, constantly connected to the shaft 30 of the gas turbine engine 29, the torque is transmitted from the shaft 4 of the gas turbine engine 5 to the shaft 30 of the main oil pump 29, which represents the payload. In this case, the gears 16 and 22 are disengaged from the gear wheel 10 (mounted on the gearbox shaft 6 connected to the turbine engine shaft 4) and therefore do not rotate, which eliminates the need for energy consumption for their rotation. Accordingly, this also does not rotate the shafts 14, 17 in the bearings 12, 18. In addition, the lack of engagement of the gears 16 and 22 with the gear wheel 10, and hence their rotation in the stationary mode of operation of the turbine engine, eliminates wear of the gear pairs ( ZK 16 - ZK 10, ZK 22 - ZK 10) and bearing units of the shafts in the specified mode, which increases the durability and reliability of the gearbox. It should also be noted that the absence of gear pairs rotating idling reduces the noise level during gear operation.

Таким образом, предлагаемое техническое решение, помимо основной функции запуска ГТД, обеспечивает возможность подключения полезной нагрузки через редуктор пусковой системы и передачи полезной нагрузке крутящего момента от ротора ГТД, работающего на стационарном режиме, что, как отмечалось ранее, позволяет снизить мощность, потребляемую газотурбинной установкой. При этом, по сравнению с прототипом, предлагаемое выполнение пусковой системы газотурбинного двигателя обеспечивает при ее использовании в составе ГТУ повышение ресурса работы редуктора и надежности работы пусковой системы в целом, уменьшение затрат мощности при работе ГТД на стационарном режиме, а также снижение уровня шума при работе редуктора.Thus, the proposed technical solution, in addition to the main function of starting a gas turbine engine, provides the possibility of connecting the payload through the gearbox of the starting system and transmitting the payload of the torque from the rotor of the gas turbine engine operating in a stationary mode, which, as noted earlier, reduces the power consumed by a gas turbine installation . Moreover, in comparison with the prototype, the proposed implementation of the starting system of a gas turbine engine provides, when used as part of a gas turbine, an increase in the service life of the gearbox and the reliability of the start-up system as a whole, a decrease in power consumption during the operation of a turbine engine in stationary mode, as well as a decrease in noise level gearbox.

Claims

The starting system of a gas turbine engine, characterized in that it comprises a gear reducer, a starting device, a shaft-turning device; in the housing of the gear reducer, a shaft connected to the starting device is rotatably mounted, while on the shaft connected to the starting device, a trip device with a gear wheel having the possibility of joint rotation with the specified shaft and axial movement along it is installed; also, in the case of the gear reducer, the shaft of the shaft-turning device is mounted rotatably, while on the shaft of the shaft-turning device there is a trip device with a gear having the possibility of joint rotation with the shaft and axial movement along it; also, two shafts are mounted in the gearbox housing for rotation, kinematically connected to each other by means of a gear transmission, one of which is made with the possibility of connecting to the shaft of a gas turbine engine, and the other is made with the possibility of connecting with the shaft of the payload; a shaft made with the possibility of connecting with the shaft of a gas turbine engine is equipped with a gear wheel having the possibility of joint rotation with the specified shaft, as well as the possibility of engagement with the gear wheel of each of the above uncoupling devices.